Webbas atskleidžia tamsiąją priešžvaigždinės ledo chemijos pusę


Webb nustatė įvairių molekulių, įskaitant anglies dioksidą, amoniaką ir metaną, užšaldytas formas.

NIRSpec FS (NIRCam WFSS) ir MIRI LRS NIR38 ir J110621 spektrai. Kreditas: Gamtos astronomija (2023). DOI: 10.1038/s41550-022-01875-w

Tarptautinė astronomų komanda, naudodama NASA James Webb kosminį teleskopą, paskelbė apie įvairių ledų atradimą tamsiausiuose šalto molekulinio debesies regionuose, išmatuotuose iki šiol. Šis rezultatas leidžia astronomams ištirti paprastas ledines molekules, kurios bus įtrauktos į būsimas egzoplanetas, ir atveria naują langą sudėtingesnių molekulių, kurios yra pirmasis žingsnis kuriant gyvybės blokus, kilmę.

Jei norite sukurti gyvenamą planetą, ledai yra gyvybiškai svarbus ingredientas, nes jie yra pagrindinis kelių pagrindinių elementų – anglies, vandenilio, deguonies, azoto ir sieros (čia vadinamos CHONS) – šaltinis. Šie elementai yra svarbios abiejų sudedamųjų dalių planetinės atmosferos ir molekulių, tokių kaip cukrus, alkoholiai ir paprastos aminorūgštys.

Tarptautinė astronomų komanda, naudodama NASA James Webb kosminį teleskopą, surinko nuodugnų giliausių ir šalčiausių ledų, išmatuotų iki šiol molekuliniame debesyje, sąrašą. Be paprastų ledų, tokių kaip vanduo, komanda sugebėjo identifikuoti įvairių molekulių šaldytas formas – nuo ​​karbonilo sulfido, amoniako ir metano iki paprasčiausios sudėtingos organinės molekulės – metanolio. (Tyrėjai svarstė organinės molekulės būti sudėtingas, kai turi šešis ar daugiau atomų.)

Tai iki šiol išsamiausias ledinių sudedamųjų dalių surašymas, leidžiantis sukurti ateities žvaigždžių ir planetų kartas, prieš jas kaitinant formuojant jaunas žvaigždes.

„Mūsų rezultatai suteikia įžvalgų apie pradinį, tamsią chemijos etapą, kai susidaro ledas ant tarpžvaigždinių dulkių grūdelių, kurie išaugs į centimetro dydžio akmenukus, iš kurių diskais formuojasi planetos“, – sakė Leideno observatorijos astronomė Melissa McClure. Nyderlandai, kuris yra pagrindinis stebėjimo programos tyrėjas ir pagrindinis šio rezultato aprašančio straipsnio autorius.

Webbas atskleidžia tamsiąją priešžvaigždinės ledo chemijos pusę

Šiame NASA/ESA/CSA James Webb kosminio teleskopo artimųjų infraraudonųjų spindulių fotoaparato (NIRCam) vaizde matomas centrinis Chameleon I tamsaus molekulinio debesies regionas, esantis už 630 šviesmečių. Šaltą, švelnų debesų medžiagą (mėlyna, centre) infraraudonaisiais spinduliais apšviečia jaunos, ištekančios protožvaigždės Ced 110 IRS 4 (oranžinė, viršuje kairėje) švytėjimas. Daugelio fono žvaigždžių šviesa, matoma kaip oranžiniai taškai už debesies, gali būti naudojama debesyje aptikti ledams, kurie sugeria pro juos sklindančią žvaigždžių šviesą. Autoriai: NASA, ESA, CSA ir M. Zamani (ESA / Webb); Mokslas: F. Sun (Steward Observatory), Z. Smith (Atviras universitetas) ir Ledynmečio ERS komanda.

“Šie stebėjimai atveria naują langą paprastų ir paprastų formavimo būdų formavimuisi sudėtingos molekulės kurių reikia, kad būtų sudarytos pagrindinės gyvenimo dalys“.

Be nustatytų molekulių, komanda rado įrodymų, kad molekulės yra sudėtingesnės nei metanolis, ir, nors jie galutinai nepriskyrė šių signalų konkrečioms molekulėms, tai pirmą kartą įrodo, kad sudėtingos molekulės susidaro lediniame molekulinių debesų gelmėse. prieš gimstant žvaigždėms.

„Mūsų identifikuoti sudėtingos organinės molekulės, pvz., metanolis ir galbūt etanolis, taip pat rodo, kad daugybė žvaigždžių ir planetų sistemų, besivystančių šiame konkrečiame debesyje, paveldės gana pažengusios cheminės būklės molekules“, – pridūrė Leideno observatorijos astronomas Willas Rocha. šiam atradimui.

“Tai gali reikšti, kad prebiotinių molekulių pirmtakų buvimas planetų sistemos yra bendras žvaigždžių formavimosi rezultatas, o ne unikalus mūsų pačių saulės sistemos bruožas.

Aptikdamas sieros turintį ledą karbonilo sulfidas, tyrėjai pirmą kartą sugebėjo įvertinti lediniuose priešžvaigždiniuose dulkių grūduose esančios sieros kiekį. Nors išmatuotas kiekis yra didesnis nei buvo pastebėtas anksčiau, jis vis tiek yra mažesnis nei bendras kiekis, kurio tikimasi šiame debesyje, atsižvelgiant į jo tankį.

Webbas atskleidžia tamsiąją priešžvaigždinės ledo chemijos pusę

Šiose diagramose rodomi trijų James Webb kosminio teleskopo instrumentų spektriniai duomenys. Be paprastų ledų, tokių kaip vanduo, mokslo komanda sugebėjo identifikuoti įvairių molekulių, nuo anglies dioksido, amoniako ir metano iki paprasčiausios sudėtingos organinės molekulės, metanolio, formas. Be nustatytų molekulių, komanda rado įrodymų, kad prebiotinės molekulės yra sudėtingesnės nei metanolis (nurodyta apatiniame dešiniajame skydelyje). Nors jie galutinai nepriskyrė šių signalų konkrečioms molekulėms, tai pirmą kartą įrodo, kad sudėtingos molekulės susidaro lediniame molekulinių debesų gelmėse prieš gimstant žvaigždėms. Viršutinėse plokštėse ir apatiniame kairiajame skydelyje rodomas fono žvaigždės ryškumas, palyginti su bangos ilgiu. Mažesnis ryškumas rodo ledų ir kitų medžiagų absorbciją molekuliniame debesyje. Apatiniame dešiniajame skydelyje rodomas optinis gylis, kuris iš esmės yra logaritminis matas, nurodantis, kiek šviesos iš fono žvaigždės sugeria debesyje esantys ledai. Jis naudojamas silpnesniems mažiau gausių ledo atmainų spektriniams ypatumams išryškinti. Autoriai: NASA, ESA, CSA ir J. Olmsted (STScI), MK McClure (Leideno observatorija), K. Pontoppidan (STScI), N. Crouzet (Leideno universitetas) ir Z. Smith (Atviras universitetas)

Tai pasakytina ir apie kitus CHONS elementus. Pagrindinis iššūkis astronomams yra suprasti, kur šie elementai slepiasi: leduose, į suodžius panašiose medžiagose ar uolienose. CHONS kiekis kiekvienoje medžiagoje lemia, kiek šių elementų patenka į egzoplanetų atmosferą ir kiek jų viduje.

„Faktas, kad nematėme visų CHONS, kurių tikimės, gali reikšti, kad jie yra užrakinti labiau uolinėse ar suodinėse medžiagose, kurių negalime išmatuoti“, – aiškino McClure’as. “Tai galėtų leisti didesnę sausumos planetų sudėties įvairovę.”

Cheminis ledų apibūdinimas buvo atliktas ištyrus, kaip žvaigždžių šviesą iš už molekulinio debesies sugeria ledinės molekulės debesyje tam tikrais infraraudonųjų spindulių bangos ilgiais, matomais Webb.

Šis procesas palieka cheminius pirštų atspaudus, vadinamus absorbcijos linijomis, kurias galima palyginti su laboratoriniais duomenimis, siekiant nustatyti, kokie ledai yra molekuliniame debesyje. Šiame tyrime komanda nusitaikė į ledus, palaidotus ypač šaltame, tankiame ir sunkiai tiriamame Chamaeleon I molekulinio debesies regione – regione, esančiame maždaug 500 šviesmečių nuo Žemės, kurioje šiuo metu formuojasi dešimtys jaunuolių. žvaigždės.

„Mes tiesiog nebūtume galėję stebėti šių ledų be Webbo“, – aiškino šiame tyrime dalyvavęs Klausas Pontoppidanas, Webb projekto mokslininkas iš Kosminio teleskopo mokslo instituto Baltimorėje, Merilando valstijoje. “Ledai rodomi kaip įdubimai prieš fono žvaigždžių šviesos tęstinumą. Taip šaltuose ir tankiuose regionuose didžioji dalis fono žvaigždės šviesos yra užblokuota, todėl išskirtinis Webb jautrumas buvo būtinas norint aptikti žvaigždžių šviesą ir identifikuoti ledus. molekulinis debesis“.






Šiame vaizdo įraše pateikiamas naujas NASA/ESA/CSA James Webb kosminio teleskopo artimųjų infraraudonųjų spindulių kameros (NIRCam) vaizdas, kuriame demonstruojamas mažos masės žvaigždžių formavimosi regionas Chameleonas I. Autoriai: ESA/Webb, NASA, CSA, STScI, MK McClure , F. Sun, Z. Smith, Ledynmečio ERS komanda, N. Bartmannas (ESA/Webb) ir M. Zamani (ESA/Webb) Muzika: Stellardrone – Twilight

Šis tyrimas yra „Ledynmečio“ projekto, vienos iš 13 Webb ankstyvojo išleidimo mokslo programų, dalis. Šie stebėjimai skirti parodyti Webb stebėjimo galimybes ir leisti astronomijos bendruomenei išmokti išnaudoti visas savo prietaisus. Ledynmečio komanda jau suplanavo tolesnius stebėjimus ir tikisi atsekti ledų kelionę nuo jų susidarymo iki ledinių kometų susibūrimo.

„Tai tik pirmoji iš spektrinių momentinių kadrų serijos, kurią gausime, kad pamatytume, kaip ledai vystosi nuo pradinės sintezės iki kometą formuojančių protoplanetinių diskų sričių“, – padarė išvadą McClure’as. „Tai mums parodys, koks ledų mišinys, taigi ir kokie elementai, galiausiai gali būti pristatyti ant sausumos egzoplanetų paviršių arba įtraukti į milžiniškų dujų ar ledo planetų atmosferą.

Šie rezultatai buvo paskelbti m Gamtos astronomija.

Daugiau informacijos:
Melissa McClure, ledynmečio JWST tankių molekulinių debesų ledų inventorius, Gamtos astronomija (2023). DOI: 10.1038/s41550-022-01875-w. www.nature.com/articles/s41550-022-01875-w

Citata: Webbas atskleidžia tamsiąją priešžvaigždinio ledo chemijos pusę (2023 m., sausio 23 d.), gautą 2023 m. sausio 23 d. iš https://phys.org/news/2023-01-webb-unveils-dark-side-pre-stellar.html

Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokius sąžiningus sandorius privačių studijų ar mokslinių tyrimų tikslais, jokia dalis negali būti atkuriama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informaciniais tikslais.